具有減少的聲學(xué)噪聲發(fā)射的動脈自旋標(biāo)記和其操作的方法
【專利說明】
[0001] 相關(guān)申請的交叉引用
[0002] 本申請要求于2013年1月15日提交的美國臨時專利申請第61/752470號和于 2013年3月29日提交的美國臨時專利申請第61/806543號的權(quán)益，通過引用將其全部內(nèi)容 并入本文中。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003] 本系統(tǒng)的示范性實施例總體上涉及磁共振成像（MRI)系統(tǒng)并且更具體地涉及諸 如那些被配置為執(zhí)行具有減少的聲學(xué)發(fā)射的動脈自旋標(biāo)記（ASL)方法以及有關(guān)的其操作 方法的MRI系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0004] 磁共振成像（MRI)方法廣泛被認為是在對各種腦血管疾病的診斷中的有價值的 工具。例如，基于動脈自旋標(biāo)記（ASL)方法的灌注成像是可以以無創(chuàng)方式來提供諸如人類 患者的測試對象中的諸如血流的流體流的圖像的MRI方法。因此，ASL方法可以用于無創(chuàng) 地評估患者的各種血流，例如對于具有改變的脈管系統(tǒng)的患者的診斷和處置可以高度期望 的盧頁內(nèi)血流，例如在 Hendrikse J、van der Grond J、Lu H、van Zi jl PC、Golay X 的"Flow Territory Mapping Of The Cerebral Arteries ffith Regional Perfusion MRI"(Stroke 2004 ;35:882 - 887)和 Helle M、Norris DG、RUfer S、Alfke K、Jansen 0、van Osch MJP 的''Superselective Pseudocontinuous Arterial Spin Labeling" (Magnetic Resonance in Medicine 2010;64:777-786)中描述的，通過引用將其并入本文中，如同整體闡述在本 文中。
[0005] 總體上，ASL方法利用血流的動脈血液水自旋（下文稱為血液自旋）作為內(nèi)源性 示蹤劑（3)并且（例如，使用可以使血液水自旋磁化或反轉(zhuǎn)的標(biāo)記脈沖序列）選擇性地對 靠近成像區(qū)域的標(biāo)記區(qū)域（例如，標(biāo)記平面）處的血液進行標(biāo)記。然后，經(jīng)標(biāo)記的血流的圖 像在成像區(qū)域（或成像平面或切片）處被采集并且一般被稱為標(biāo)記圖像。更具體地，血流 的動脈血液水自旋被選擇性地標(biāo)記，并且然后，在延遲時間（例如，流入時間（T 1))已經(jīng)消 逝之后，該經(jīng)標(biāo)記的流的圖像在成像區(qū)域處被采取。在標(biāo)記之后，經(jīng)標(biāo)記的血液水自旋的至 少部分從標(biāo)記區(qū)域行進到成像區(qū)域，在所述成像區(qū)域中，經(jīng)磁性標(biāo)記的自旋與組織水分子 交換，由此減少總體組織磁化。因此，標(biāo)記圖像對經(jīng)標(biāo)記的自旋與附近的靜態(tài)組織（例如， 顱組織）之間的磁性差異變得敏感。
[0006] 為了獲得灌注加權(quán)的信號，確定標(biāo)記圖像與控制圖像之間的差異。因此，在控制模 式（例如，控制階段）期間執(zhí)行第二圖像采集以采集血流的控制圖像。對于控制圖像，血液 磁化理想上沒有被改變（例如，如對于標(biāo)記圖像進行的磁化或反轉(zhuǎn)）。然后，對應(yīng)的標(biāo)記圖 像與控制圖像的隨后的相減理想上消除了靜態(tài)組織信號并得到純灌注加權(quán)圖像。為了獲得 充分的信噪比（SNR)，通常按次序地采集多對標(biāo)記圖像和控制圖像（通常大約在10到30對 之間）并確定對應(yīng)的差異圖像。遺憾的是，獲得多對標(biāo)記圖像和控制圖像的過程可以具有 3到5分鐘之間的總體掃描時間而過長。
[0007] 存在常用并可以根據(jù)如何標(biāo)記血液自旋而分類的若干類型的ASL方法。一種常見 類型的ASL方法被稱為偽連續(xù)或脈沖連續(xù)的ASL (pCASL)并且通常根據(jù)pCASL協(xié)議而執(zhí)行， 所述pCASL協(xié)議采用包括射頻（RF)脈沖和梯度脈沖樣式（例如，RF脈沖/梯度樣式）的 pCASL脈沖序列。該RF脈沖/梯度樣式可以包括每個大約為Ims長度（持續(xù)時間）的一系 列短而離散的RF脈沖連同同步脈沖梯度場。RF脈沖/梯度樣式例如可以具有如下參數(shù)：
[0008] RF脈沖：翻轉(zhuǎn)角18°，RF持續(xù)時間0. 5ms，相繼的RF脈沖之間的時間0. 5ms ;以及
[0009] 梯度：最大幅度6mT/m，平均梯度0· 6mT/m。
[0010] 在標(biāo)記模式期間，RF脈沖/梯度樣式可以重復(fù)地被應(yīng)用諸如大約2秒的持續(xù)時 間，以創(chuàng)建靠近成像切片的薄的標(biāo)記區(qū)域平面（區(qū)域）。流過該標(biāo)記區(qū)域的血液自旋歸因 于被稱作流驅(qū)動的絕熱反轉(zhuǎn)的處理而被反轉(zhuǎn)（例如，血液磁化被反轉(zhuǎn)），所述流驅(qū)動的絕熱 反轉(zhuǎn)例如被描述在 Garcia、DM.、Bazelaire、CD.、Alsop、D 的 "Pseudo-continuous Flow Driven Adiabatic Inversion for Aterial Spin Labeling" (In Proceedings of the Joint Annual Meeting of ISMRM, Miami, USA, 2005,第9 頁）（下文稱為"Garcia"）；Wu WC、 Fernandez-Seara M、Detre JA、Wehrli Fff>Wang J 的''A Theoretical And Experimental Investigation Of The Tagging Efficiency Of Pseudocontinuous Arterial Spin Labeling"（Magn Reson Med 2007, 58:1020-1027)(下文稱為 "Wu"）以及 Dai W、Dairon G、de Bazelaire C、Alsop DC 的"Continuous Flow-Driven Inversion For Arterial Spin Labeling Using Pulsed Radio Frequency And Gradient Fields^(Magn Reson Med 2008, 60:1488-1497)(下文稱為"Dai "）中，通過引用將其并入本文中，如同整體闡述在本 文中。為了對流動血液自旋的充分標(biāo)記，常規(guī)PCASL梯度樣式通常包括在這樣的頻率處的 方形或梯形的梯度波形：所述頻率在可聽頻率范圍內(nèi)并且所述頻率對于流動血液自旋的充 分標(biāo)記具有高梯度強度和轉(zhuǎn)換速率。然而，對用于產(chǎn)生這些方形或梯形的場梯度波形的場 梯度的切換通常導(dǎo)致（例如，對應(yīng)的MRI系統(tǒng)的部件的）機械振動并導(dǎo)致聲發(fā)射。這些聲 發(fā)射（例如，聲學(xué)噪聲）通常被描述為滴答聲或蜂鳴聲并且可以超過120dB (A)，其可以導(dǎo)致 暴露的諸如患者和專業(yè)人員不舒服。另外，關(guān)于機械振動，這些振動可以損害圖像質(zhì)量并且 可以（例如，歸因于機械應(yīng)力）不利地影響部件耐久性，尤其當(dāng)場梯度波形的重復(fù)時間（Tr) 接近MRI系統(tǒng)的機械共振頻率（f MK)時。該機械應(yīng)力可以導(dǎo)致MRI系統(tǒng)的部件的過早損壞， 這可以增加運行成本和停機時間。該機械振動應(yīng)當(dāng)?shù)玫娇刂啤?br>
【發(fā)明內(nèi)容】

[0011] 本文中描述的（一個或多個）系統(tǒng)、（一個或多個）設(shè)備、（一個或多個）方法、 (一個或多個）用戶接口、（一個或多個）計算機程序、處理等（其中的每個在下文中將被 稱為系統(tǒng)，除非上下文中另行指示）解決現(xiàn)有技術(shù)系統(tǒng)中的一個或多個問題。
[0012] 本申請主要描述了一種新穎的ASL方法和MRI系統(tǒng)，所述MRI系統(tǒng)被配置為減少 由其產(chǎn)生的振動和噪聲發(fā)射。通過減少對MRI系統(tǒng)的部件的振動機械應(yīng)力，部件歸因于應(yīng) 力的過早損壞可以被防止或被完全消除，這可以減少停機時間、修理和/或運行成本。
[0013] 根據(jù)本系統(tǒng)的實施例，描述了一種用于生成指示流體流的信息的磁共振成像 (MRI)系統(tǒng)，所述MRI系統(tǒng)包括至少一個控制器，所述至少一個控制器被配置為：生成偽連 續(xù)動脈自旋標(biāo)記（pCASL)脈沖序列，所述偽連續(xù)動脈自旋標(biāo)記（pCASL)脈沖序列包括至少 梯度（GR)脈沖序列和射頻（RF)脈沖序列，所述GR脈沖序列具有包括多個循環(huán)的正弦波 形，所述RF脈沖序列包括具有多個循環(huán)的波形，并且所述RF脈沖序列與所述GR脈沖序列 是同步的；使用所述pCASL脈沖序列在標(biāo)記模式期間對標(biāo)記區(qū)域中的所述流體流的至少部 分進行標(biāo)記；在所述標(biāo)記區(qū)域下游的成像區(qū)域處采集所述流體流的標(biāo)記圖像信息和控制圖 像信息；并且根據(jù)所采集的標(biāo)記圖像信息與控制圖像信息的差異來生成圖像信息。
[0014] 還設(shè)想，所述GR脈沖序列的所述正弦波形可以具有固定的幅度和固定的頻率中 的一個或多個，所述RF脈沖序列可以包括半波整流正弦波形、塊波形、漢寧波形（Hanning waveform)或具有頻率調(diào)制的正弦調(diào)制漢寧波形，所述GR脈沖序列和所述RF脈沖序列可以 彼此同步和/或所述控制器可以被配置為通過將所述GR脈沖序列應(yīng)用到梯度線圈并且將 所述RF脈沖序列應(yīng)用到射頻（RF)換能器來對所述流體流進行標(biāo)記。所述MRI系統(tǒng)可以包 括被配置為繪制所生成的圖像信息的顯示器，所述控制器可以被配置為改變所述GR脈沖 序列的頻率以減少所述MRI系統(tǒng)的聲學(xué)噪聲輸出和/或所述控制器可以被配置為選擇根據(jù) 所述MRI系統(tǒng)的一個或多個聲學(xué)共振頻率來設(shè)定的所述GR脈沖序列的頻率。
[0015] 根據(jù)本系統(tǒng)的實施例，描述了一種使用磁共振成像（MRI)系統(tǒng)來生成指示流體流 的信息的方法，其中，所述方法由所述MRI系統(tǒng)的至少一個控制器執(zhí)行。所述方法包括以下 動作：生成偽連續(xù)動脈自旋標(biāo)記（pCASL)脈沖序列，所